事例詳細/熱交換器

シェル&チューブ式熱交換器解析

●　概要

熱交換器のうち、シェルチューブ式の熱交換器は、胴体（シェル）の内部に多数の伝熱管（チューブ）を配置し、 伝熱面積を確保できるよう設計されています。シェル側の流体とチューブ側の流体は分離しており、これらの流体を混合させることなく熱の移動を 行います。シェルチューブタイプの熱交換器は、構造が簡単であり、低圧から高圧までの広い使用条件に適用できることや過熱、冷却、蒸発などの用途に 適用することができます。

●　構造略図及び流れ方向略図

シェルチューブ式熱交換器の概略図を以下に示します。

構造略図

流れ方向略図

●　解析例

●　解析から分かること

温度が異なる流体が流れることになるため、部材ごとに温度差が生じます。そのため構造物に作用する熱応力も評価することが必要となります。 解析結果から得られた温度分布より熱応力を評価することが可能です。 また、チューブの周囲を流れる流体により生じる非定常振動力がチューブの固有振動数と同じになる場合には共振による破壊が発生する可能性があります。このような現象についてもシミュレーションにより予めチェックすることが可能です

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